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c++中的std::shared_ptr和std::unique_ptr有什么区别_智能指针的区别与适用场景解析

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2025-10-29 10:03:02

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来源于php中文网

原创

std::unique_ptr 为独占所有权,不可复制只能移动,无额外运行时开销,适用于单一所有者场景;std::shared_ptr 实现共享所有权,通过引用计数管理资源,支持多指针共享同一对象,但有性能开销,需配合 weak_ptr 避免循环引用。

c++中的std::shared_ptr和std::unique_ptr有什么区别_智能指针的区别与适用场景解析

在C++中,std::shared_ptrstd::unique_ptr 都是智能指针,用于自动管理动态分配的对象生命周期,避免内存泄漏。它们的核心区别在于所有权模型和资源管理方式。

所有权语义不同

std::unique_ptr 表示独占所有权。一个 unique_ptr 对象拥有其所指向资源的唯一控制权,不能被复制,只能通过移动语义转移所有权。

例如:
std::unique_ptr ptr1 = std::make_unique(42);
// 错误:不允许复制
// std::unique_ptr ptr2 = ptr1;
// 正确:通过 move 转移所有权
std::unique_ptr ptr2 = std::move(ptr1);

std::shared_ptr 实现共享所有权。多个 shared_ptr 可以指向同一个对象,内部使用引用计数来追踪有多少个指针共享该资源。当最后一个 shared_ptr 被销毁时,资源才被释放。

例如:
std::shared_ptr sptr1 = std::make_shared(100);
std::shared_ptr sptr2 = sptr1; // 引用计数加1
// 两者共享同一块内存,引用计数为2

性能开销差异

std::unique_ptr 几乎没有运行时开销。它不涉及引用计数,底层实现接近原始指针,析构时直接 delete 所指对象,效率高。

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std::shared_ptr 存在额外开销。每次拷贝或销毁都需要原子操作增减引用计数(线程安全),同时需要额外内存存储控制块(包含引用计数、删除器等)。频繁使用可能影响性能。

适用场景对比

选择哪种智能指针取决于对象生命周期和所有权需求。

viable
viable

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下载
优先使用 std::unique_ptr 的情况:
  • 资源由单一所有者管理,如类成员变量持有资源
  • 需要高性能、低开销的场景
  • 作为工厂函数返回值,移交所有权
  • 可随时升级为 shared_ptr(通过 make_shared 或构造)
使用 std::shared_ptr 的情况:
  • 多个对象需要共享同一个资源
  • 无法确定哪个部分最后使用该资源
  • 构建复杂对象图结构,比如树节点之间互相引用
  • 配合 std::weak_ptr 解决循环引用问题

注意:不要用 shared_ptr 管理本来就不该共享的资源。滥用会导致难以追踪生命周期、增加调试难度。

常见陷阱与建议

避免循环引用:两个 shared_ptr 相互持有对方会导致引用计数永不归零。应将其中一方改为 std::weak_ptr

尽量使用 std::make_uniquestd::make_shared 创建智能指针,它们更安全且效率更高(尤其是 make_shared 能减少内存分配次数)。

从接口设计角度,函数参数若只观察对象,可接受原始指针或引用;若获取所有权,则使用 unique_ptr 值传参。

基本上就这些。多数情况下首选 unique_ptr,仅在确实需要共享时再用 shared_ptr。理解所有权是写出安全高效 C++ 代码的关键。

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